重复外周磁刺激对前交叉韧带损伤术后患者本体感觉和平衡功能的影响

曲径直,申晓亮,董美燕,齐艺宁,张怡

(中国人民解放军联勤保障部队第九八三医院康复医学科,天津 300142)

随着中国运动健康的普及,从事体育运动的人数逐渐增加,前交叉韧带(anterior cruciate ligament,ACL)损伤的发病率呈逐年升高的趋势[1]。外周肌肉电刺激是ACL术后经典的康复手段之一,可以改善ACL术后患者的运动、平衡功能[2]。但是外周肌肉电刺激在治疗时需要将电极片贴于患者皮肤表面,不仅会产生疼痛等不适感,且治疗深度仅限于肌肉表面,无法改善患者本体感觉[3]。因此,近年来无痛、无创、治疗范围可达深层组织的重复外周磁刺激(repetitive peripheral magnetic stimulation,rPMS)得到了越来越多的关注和应用。rPMS是利用一定强度的时变脉冲磁场刺激可兴奋的组织,从而在组织内产生感应电场,以兴奋神经和/或肌肉,继而达到治疗目的,提高运动能力、改善痉挛、缓解疼痛[4]。也有一些文献报道,在应用rPMS后未发现上肢运动功能改善[5]。国内尚无关于rPMS对ACL术后患者本体感觉和平衡功能效果的研究。本研究选取2021年9月至2022年6月就诊于联勤保障部队第九八三医院的60例ACL损伤患者为研究对象,探讨rPMS对ACL重建术后患者本体感觉和平衡功能的影响,现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 纳入标准:(1)MRI确诊为ACL损伤;(2)在关节镜下行单束自体肌腱ACL重建;(3)年龄18～40岁;(4)无其他系统疾病。排除标准:(1)rPMS刺激部位存在金属置入物;(2)存在合并膝关节内骨折、关节软骨严重损伤;(3)并发严重心、肝、肺、肾功能不全或恶性肿瘤。本研究已通过医院伦理委员会批准(2022-YK-036-01),患者均已知情并签署知情同意书。

本研究共纳入60例患者。其中对照组30例,采用常规康复方案,男17例,女13例;年龄21～33岁,平均(26.11±5.46)岁。实验组30例,在对照组的基础上采用rPMS治疗,男18例,女12例;年龄22～34岁,平均(25.32±5.61)岁。两组患者基线资料差异无统计学意义(P>0.05,见表1)。

表1 两组患者一般基线资料对比

1.2 方法

1.2.1 对照组 患者在术后即刻开始康复训练,时间为4周。急性期以消除肿胀、恢复负重为主,实现早期活动和基础运动功能恢复,包括:坐位屈膝、髌骨松动术等关节活动度练习,股四头肌练习、站立直抬腿练习、双腿微蹲练习等肌肉力量练习,腹肌等长练习、仰卧卷腹练习等核心力量练习,重心转移练习、倒走练习等行走练习;上述练习每次30 min,每天1次,共2周。第二阶段以恢复正常力线和对基本活动的控制能力为主,实现基础力量和本体感觉的恢复,包括:髌骨松动术、固定自行车练习、站立屈膝、下肢柔韧性练习等关节活动度练习,步态练习、静蹲、台阶倒退练习、弓箭步练习等功能强化练习,平衡练习,核心力量练习,心肺功能练习;上述练习每次60 min,每天1次,共2周。对照组为确保患者不知情,采用伪刺激方式,即线圈垂直于患肢使磁场脉冲并不作用在肢体上,参数同实验组。

1.2.2 实验组 由1名专业的康复治疗师指导,先进行与对照组同样标准的综合性康复治疗,再进行rPMS治疗。在进行rPMS治疗前,详细询问受试者病史,排除患侧刺激部位存在金属置入物等rPMS治疗禁忌证,向患者及家属详细介绍在rPMS治疗期间可能发生的不良反应与处理方法,并取得患者及家属同意并签署rPMS治疗同意书。采用“8”字线圈,应用iTBS模式刺激患侧股外侧肌的肌腹,将线圈平行于患肢。rPMS治疗参数:80%活动运动阈值,丛内频率/计数为50/3,丛间频率/计数为5/10,T刺/间为2/8,脉冲个数为600个,时间3 min,4～5次。患者均接受20次rPMS,每周5次,共4周。

1.3 观察指标 (1)采用Lysholm膝关节功能评分法对两组患者治疗前后的膝关节功能进行评估,内容包括疼痛(25分)、不稳定度(25分)、肿胀度(10分)、跛行(5分)、支持(5分)、上楼(10分)、下蹲(5分)、绞锁(15分),总分为100分,评分越高代表膝关节功能越好[6];采用Holden步行功能分级(function classification,FAC),共5级,等级越高代表步行功能恢复得越好。(2)采用关节活动量角器测量患侧膝关节活动度(range of motion,ROM)。(3)采用疼痛视觉模拟评分(visual analogue scale,VAS)评估膝关节活动舒适度,总分0～10分,评分越低,代表疼痛程度越低。(4)利用等速肌力测定仪测试下肢肌力情况,测试指标包括伸肌峰力矩(extensor peak moment,EPT)、屈肌峰力矩(flexor peak moment,FPT)及膝关节屈/伸肌群峰力矩比值(hamstrings/quadriceps,H/Q)×100%。(5)采用等速肌力测定仪进行被动活动察觉阈值测试(threshold to detection of passive motion,TTDPM)评估患者本体感觉功能,患者下肢置于装置上,起始角度为20 °,设定机器以0.25 °/s的速度使膝关节伸直,患者自诉感知膝关节活动时停止计时,重复测试3次,取平均值×0.25;分别于患者治疗前、治疗后1个月、12个月测定TTDPM[7]。(6)两组患者进行4周康复训练后,使用Pro-Kin平衡测试与训练系统评估膝关节平衡状态[8],包括压力中心X/Y轴、覆盖90%椭圆区域面积、功能表面区域的轨迹长度指数(length in function of surface,LFS);以及全身动态平衡测试(whole-body dynamic balancing task,DBT),主要结局指标为平衡时间,指患者将站立平台放置在±3 °到两侧最大角度为26 °时花费的总时间。

2 结 果

2.1 两组患者治疗前后膝关节功能活动、关节活动度、疼痛比较 两组患者治疗前的Lysholm评分、FAC分级、ROM、VAS比较差异均无统计学意义(P>0.05);治疗后4周,实验组的Lysholm评分、FAC分级、ROM高于对照组,VAS低于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05,见表2)。

表2 两组患者治疗前后膝关节功能活动、关节活动度、疼痛比较

2.2 两组患者治疗前后下肢肌力比较 两组患者治疗前的EPT、FPT、ROM、H/Q比值对比差异均无统计学意义(P>0.05);治疗后4周,实验组的上述指标均高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05,见表3)。

表3 两组患者治疗前后下肢肌力比较

2.3 两组患者治疗前后本体感觉功能比较 两组术前患侧本体感觉与健侧比较,差异均有统计学意义(P<0.05);治疗后4周,实验组两侧的本体感觉差异无统计学意义(P>0.05),而对照组患侧本体感觉仍较健侧差异有统计学意义(P<0.05);治疗后12个月,两组患者两侧肢体的本体感觉比较差异无统计学意义(P>0.05,见表4)。

表4 两组患者治疗前后本体感觉功能比较

2.4 两组患者膝关节平衡功能参数比较 治疗后4周,实验组患者在睁眼及闭眼状态下的压力中心X/Y轴、覆盖90%椭圆区域面积和LFS均显著低于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05,见表5)。

表5 两组患者膝关节平衡功能参数比较

2.5 两组患者DBT对比 在治疗前和治疗后3个月,两组患者DBT比较差异无统计学意义(P>0.05);治疗后6个月和12个月,两组患者DBT均改善,且实验组改善程度优于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05,见表6,见图1)。

图1 治疗后12个月两组DBT波动描绘

表6 两组患者治疗前后DBT平衡时间对比

2.6 典型病例 24岁男性患者,跑步中摔倒导致左膝疼痛伴步行不能,于外院确诊为左ACL断裂,行ACL重建术,术后即入本院康复。入院评估,左膝关节屈曲ROM:主动50 °,被动80 °;伸展ROM:主动15 °,被动10 °。经系统康复治疗后,左膝关节屈曲ROM:主动110 °,被动120 °;膝关节可伸直至0 °。负重时疼痛基本消失,能够长距离步行和无痛下蹲(见图2～5)。

图2 术前MRI示ACL股骨止点处增粗

图3 术后即刻开始康复训练

图4 rPMS治疗操作

3 讨 论

ACL是膝关节至关重要的结构,其作用在于限制胫骨前移及外旋,维持膝关节稳定。ACL重建能高度恢复解剖结构,但无法重建本体感觉,这需要术后康复中针对重建的机械结构进行加强,重建因本体感觉及平衡觉的缺失而影响的神经肌肉反应机制[9]。rPMS作为一种新兴无创、无痛的神经肌肉调控方法越来越多地应用于康复领域[10]。本研究结果表明,相对于常规康复训练方案,rPMS联合康复训练可增加ACL术后患者Lysholm评分、FAC分级、ROM、本体感觉和平衡功能,提高下肢肌力,降低VAS评分。

目前多项研究表明,rPMS可使肌肉局部组织产生微电流,局部组织血流量增加,改善肌肉组织的皮质兴奋,从而影响血液循环和局部神经系统。在缓解疼痛方面,rPMS阻断了Aδ类和C类等痛觉传导纤维,疼痛感降低后患者康复训练可达到更大关节活动度[11]。Okudera等[12]研究表明,应用20 Hz共600脉冲刺激桡神经后,超声成像系统显示肌肉局部静脉血流量显著增加。本研究中实验组Lysholm评分、FAC分级、ROM高于对照组,VAS评分低于对照组(P<0.05),说明rPMS可显著改善患者膝功能、缓解疼痛、提高关节活动度,从而提高患者步行能力。

下肢肌力是膝关节稳定的基础。Baek等[13]采用rPMS对髋关节置换术后患者进行了15次治疗后,与伪刺激相比,rPMS组的术侧股外侧肌的肌电均方根和串行站立的时间都得到了较大提升,提示rPMS可以提高肌肉力量,改善平衡能力。Yang等[14]将rPMS作用于股四头肌运动点,发现在连续应用5周后,可以显著增加股四头肌等长、等速评估中最大和平均峰力矩。本研究中,实验组的EPT、FPT、ROM、H/Q等肌力改善均优于对照组(P<0.05),这也印证了rPMS在提高肌肉力量,提升肌力上的作用。

维持ACL本体感觉的正常模式是膝关节稳定的基础。本体感觉的恢复是膝关节功能恢复的前提,是提高关节稳定性、动态稳定性,改善运动协调性,促进患者早期康复的关键[15]。有研究表明,ACL损伤后其机械感受器会减少,从而导致神经肌肉控制能力下降,进一步影响平衡功能,使得再损伤的风险提高[16]。本研究中,两组患者术前本体感觉均出现异常,治疗后4周,实验组患侧已恢复正常,而对照组患侧仍存在异常,治疗后12个月两组均已恢复正常。这说明通过rPMS可以有效地改善患者的本体感觉,这可能与rPMS的磁场刺激股外侧肌肌腹中的感觉运动神经纤维,间接兴奋机械感受器,二者形成本体感受传入信号,从而提高患者本体感觉。基础研究表明,在ACL受损后本体感觉感受器的数量以及传入神经功能随着受伤时间的推移而不断下降,变异数量也在增加,协调运动、姿势控制能力受到影响。Dargo等[17]的meta分析表明,对ACL术后1年以上的运动员进行关节位置觉测试,患侧出现角度误差;一侧ACL受损后,健侧的本体感觉也受到影响,这可能与一侧ACL受损后,两侧向中枢传导的信息不对称,为控制平衡而抑制健侧传导,从而导致姿势控制不佳,平衡功能受损。而稳定性不足的患者虽然在后期康复中的角度恢复正常,疼痛肿胀消失,但是二次损伤的危险性增加[18]。

有研究表明,本体感觉在平衡功能的提高上占据重要作用[19]。本研究中,治疗后4周实验组患者在睁眼及闭眼状态下的压力中心X/Y轴、覆盖90%椭圆区域面积和LFS等指标均显著低于对照组(P<0.05);治疗后6个月、12个月,两组患者DBT较治疗前改善,实验组优于对照组。这提示在治疗后短期内患者平衡功能得到提升,作用效果还可维持到远期,这对预后提升至关重要。这与Renner等[20]的研究结果有一致性。rPMS可以提高患者平衡功能的原因可能是与其提高肌力、增加本体感觉有关。

本研究也存在局限性,样本量较小;rPMS对于提高ACL术后患者本体感觉和平衡功能的具体机制有待进一步研究;针对rPMS的最佳参数及刺激部位有待于多中心大样本量的研究。这为后续的研究中提供了思路和方向。

综上所述,rPMS可以改善ACL术后患者的本体感觉,缓解疼痛,增加肌肉力量,从而提高患者的平衡功能,改善膝关节功能,值得临床推广使用。